JP5573299B2

JP5573299B2 - 汚泥消化槽及び消泡方法

Info

Publication number: JP5573299B2
Application number: JP2010080892A
Authority: JP
Inventors: 総介西村
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011212524A

Description

本発明は有機汚泥を減容するための汚泥消化槽と、この汚泥消化槽における消泡方法に関するものである。

生物汚泥を含む有機性汚泥の好気性消化法の一つとして高温消化法がある。この高温消化法は、液温３０〜７０℃の高温領域において好適に生育する高温微生物の働きを利用して有機成分を含む汚泥を分解減量する方法であり、３０℃未満の中温域での消化分解よりも短い滞留時間で処理できるという特徴がある。消化温度を高温に保つ手段は、被処理汚泥の分解熱を利用する方法や、外部から熱エネルギーを供給する方法が採用されている。

高温消化法の場合、高温消化槽に保持する汚泥濃度が一般の曝気槽より高い場合が多いので、酸素供給手段として通常の散気管を使用した場合は閉塞しやすく、このため機械的な作用で微細気泡を生成できる自己吸引式水中インペラ方式や、エゼクタ方式が用いられる。

好気性消化における汚泥の消化率を高くするため、消化槽から汚泥を引き抜いてオゾン処理などの改質処理を行って汚泥を易生物分解性に改質した後、消化槽に戻すことも行われている。このような改質処理を併用した好気性消化においては、改質汚泥の発泡性が強く、改質汚泥の分解過程で発泡性物質が生産される場合もあり、また改質汚泥を酸化分解するためには改質処理を行わない場合より散気量を増やす必要があるため消化槽における発泡が激しくなる。このため、装置の美観を損ね、清掃の手間が増え、さらに甚だしい場合は生物反応に必要な汚泥が泡とともに消化槽から流出する。

このような発泡は、消化槽の液温が３０〜７０℃となる高温好気性消化槽の場合に特に著しい。

消化槽内の消泡方法として水や消泡剤を添加することが行われている（特許文献１）。

特開２００１−２８６８８７

消化槽の発泡を抑制するために消泡剤を添加することも考えられるが、消泡剤は酸素溶解効率を低下させるため効率が悪く、また難分解性の消泡剤成分が消化槽に蓄積して処理性能を悪化させる恐れもあるので望ましくない。

また、散水によって消泡すると、その水の分だけ消化槽内の処理液量が増えてしまう。

本発明は、消泡剤を多量に添加することなく消泡することができる汚泥消化槽と、その消泡方法とを提供することを目的とする。

請求項１の汚泥消化槽は、消化槽内の有機汚泥に酸素を含む気体を供給して減容する汚泥消化槽において、前記消化槽は、天蓋部と、該天蓋部から上方に立ち上がる排気室と、該排気室に設けられた排気孔と、該排気室内を通って延設された汚泥流通用のスプレー管と、該スプレー管の下端に設けられた汚泥スプレー用のスプレーノズルと、該スプレー管の途中に設けられた、前記排気室の室壁面に向って汚泥を噴出させる汚泥噴出口とを備えており、前記汚泥噴出口は、前記排気孔よりも下位の排気室壁面に向って汚泥を噴出させるように配置されており、該消化槽内の汚泥の一部を引き抜いて前記スプレー管に供給する手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項２の汚泥消化槽は、請求項１において、前記消化槽内に前記気体を吹き込むためのエゼクタと、該消化槽内の汚泥を圧送して該エゼクタに供給するポンプ及び汚泥配管とを備えており、該ポンプの吐出側における該汚泥配管から汚泥の一部を前記スプレー管に導くように構成されていることを特徴とするものである。

請求項３の汚泥消化槽は、請求項１又は２において、スプレーされる前記汚泥に対し消泡剤を添加する消泡剤添加手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項４の汚泥消化槽における消泡方法は、請求項１又は２の消化槽内の有機汚泥に酸素を含む気体を供給して減容する汚泥消化槽内の消泡を行う消泡方法において、該消化槽内の汚泥の一部を引き抜いて前記スプレー管に供給することを特徴とするものである。

請求項５の汚泥消化槽における消泡方法は、請求項４において、スプレーされる前記汚泥に対し消泡剤を添加することを特徴とするものである。

請求項６の汚泥消化槽における消泡方法は、請求項５において、消化槽容量に対して１日当たり１〜１００ｍｇ／Ｌの割合で消泡剤を添加することを特徴とするものである。

本発明の汚泥消化槽及び消泡方法においては、消化槽内の汚泥をスプレーして消化槽内の消泡を行う。このように汚泥をスプレーする場合、散水法のように消化槽内の汚泥容量を増大させることがない。また、消泡剤を用いることなく、又は少量用いるだけで消泡効果を得ることができる。

この消化槽が、天蓋部と、該天蓋部から上方に立ち上がる排気室と、該排気室に設けられた排気孔とを有するものである場合、該排気室内に、下端にスプレーノズルを有したスプレー管を設け、このスプレーノズルから汚泥をスプレーすると共に、該スプレー管の途中に設けられた汚泥噴出口から排気室の室壁面に向って汚泥を噴出させることにより、排気室内で泡が立ち昇ることが防止される。

この場合、排気孔よりも下位の排気室壁面に向って汚泥を噴出させることにより、排気孔から泡が流出することが防止される。

本発明の汚泥消化槽は、消化槽内に前記気体を吹き込むためのエゼクタと、該消化槽内の汚泥を圧送して該エゼクタに供給するポンプ及び汚泥配管とを備えていてもよい。この場合、該ポンプの吐出側における該汚泥配管から汚泥の一部をスプレー管に導くことにより、汚泥スプレー系統の構成を簡易なものとすることができる。

実施の形態に係る汚泥消化槽の断面図である。図１の汚泥消化槽の排気室付近の拡大図である。

以下、第１図及び第２図を参照して実施の形態について説明する。

消化槽１内は、底部から立ち上がる区画壁２によって消化部３と気液分離部４とに区画されている。この消化部３に対し汚泥（原泥）が供給ライン５を介して導入される。

エゼクタ６から消化部３内の汚泥液に対し、気体ライン７からの酸素又は空気が引き込まれて汚泥が好気性処理されて減容される。なお、酸素又は空気の代わりに酸素富化空気などの酸化性気体がエゼクタ６に供給されてもよい。処理された汚泥が区画壁２を乗り越えて気液分離部４に流入し、気泡と汚泥とが分離され、ポンプへの気泡の吸入が防止される。

第２図に拡大して示される通り、消化槽１の天蓋部１ａから筒状の排気室１０が上方に立設されている。この排気室１０の下部は消化槽１内に向って開放している。排気室１０の室壁部の上部に排気孔１１が設けられ、排気ライン１２が接続されている。排気室１０の天井部１０ａを通ってスプレー管１３が下方に延設されている。このスプレー管１３の下端は消化槽１内の上部に位置している。このスプレー管１３の下端に汚泥散布用スプレーノズル１４が設けられている。

スプレー管１３の途中のうち、排気孔１１よりも下位かつ消化槽天蓋部１ａよりも上位の箇所に汚泥の噴出口１５が設けられている。この実施の形態では、噴出口１５はスプレー管１３の全周囲に向って汚泥を噴出するように４個設けられているが、この数はこれに限定されない。

消化槽１の気液分離部４の下部から汚泥が抜き出され、ポンプ１５及び圧送用配管１６を介してエゼクタ６に作動流体として供給される。この配管１６の途中から配管１７が分岐し、汚泥の一部をスプレー管１３に供給可能としている。配管１７にはバルブ１８が設けられている。この配管１７に消泡剤の添加ライン１９が接続されている。

配管１６からは、バルブ２０及び配管２１を介して汚泥の一部が分取されて汚泥濃縮機２２に供給される。濃縮汚泥はライン２４を介して消化槽１に返送され、濃縮廃液はその処理工程に送られて処理される。

このように構成された汚泥消化槽１において、ライン５から消化部３に供給された汚泥がエゼクタ６からの酸素又は空気によって好気的に処理される。この処理に伴って泡が発生するが、スプレーノズル１４から汚泥をスプレーすることにより消泡される。このように汚泥をスプレーする場合には、水をスプレーする場合に比べて、消化槽１内の汚泥容積を増加させないので、効率よく汚泥が処理される。また、泡の一部が排気室１０内に入ってきても、噴出口１５から噴出した汚泥によって消泡されると共に、噴出口１５から噴出した汚泥が排気室１０の壁面に注ぎかけられ、この壁面に沿って流れ下るので、排気室１０の壁面を伝って上ろうとする泡が流し去られ、排気孔１１まで上ることが防止される。このため、排気孔１１から排気ライン１２へ泡が流出することがない。

なお、泡の発生が激しいときには、ライン１９から消泡剤を汚泥に添加し、汚泥と共に噴出口１５、スプレーノズル１４から流出させる。このように消泡剤を添加する場合であっても、その添加量は消化槽１の容量に対して１日当たり１〜１００ｍｇ／Ｌ特に１０〜５０ｍｇ／Ｌ程度で足りる。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。例えば、消化槽１から汚泥を一部抜き出し、オゾン処理槽に導入して可溶化処理した後、消化槽１に戻すようにしてもよい。なお、このように汚泥をオゾン処理すると、汚泥の発泡性が高まるが、本発明によれば十分に消泡される。また、本発明は、汚泥からメタン等の消化ガスを発生する嫌気性汚泥消化槽においても同様に適用できる。

以下、実施例及び比較例について説明する。

［実施例１］
第１，２図に示す消化槽を次の条件で運転した。

消化槽：容量１５０ｍ^３の高温好気消化槽
原泥：濃縮余剰汚泥（汚泥濃度４％）を１０ｍ^３／ｄの供給量にて消化槽１に投入した。

曝気方法：液量１５０ｍ^３／ｈのポンプ１５と、エゼクタ６を用いて、酸素濃度８０〜９７％の酸素富化空気を供給した。酸素富化空気の供給量は、２０Ｎｍ^３／ｈとした。

濃縮廃液の排出：濃縮機２２で消化汚泥液を固液分離し、１０ｍ^３／ｄの脱離廃液を排出し、濃縮汚泥は消化槽に返送した。

汚泥の可溶化処理：消化汚泥の一部をオゾン処理して消化槽に戻すことにより、汚泥の分解を促進させた（図示省略）。オゾン槽容量は３ｍ^３、オゾン供給量は５Ｎｍ^３／ｈとした。

消泡：エゼクタに流入する汚泥の一部を分岐させ、約２ｍ^３／ｈの汚泥をスプレーノズル１４から、消化槽内の上部に散布した。また、スプレー管１３に直径５ｍｍのキリ穴よりなる噴出口１５を４個設け、そこから汚泥を噴射させて排気室１０の壁面を伝う泡の上昇を抑制した。

［実施例２］
実施例１と同様の運転を開示し、運転開始後１２日目から消泡剤をスプレー管１３に向う汚泥に添加した。消泡剤は栗田工業（株）製クリレス６４６（高級アルコール系）であり、添加量は消化槽１の容量に対して１日当り１０ｍｇ／Ｌとした。

［比較例］
上記実施例において、スプレーノズル１４からの汚泥散布の停止、噴出口１５からの汚泥噴出の停止、消泡剤の添加停止など、表１に示すように運転条件を変更した。

これらの実施例及び比較例の運転結果を表１に示す。

考察は次の通りである。

運転開始後、消化槽温度が４０℃を超えた頃から泡の発生が始まり、以後、汚泥の投入、温度の上昇、オゾン処理の実施によって発泡の激しさが増していったが、消泡対策を、スプレー、排気室壁面への汚泥噴射、消泡剤添加と順次に強化することによって、排気ライン１２への泡の流出を抑制し、良好な汚泥減容処理が可能であった。消泡剤は、１日当たり、消化槽容量に対して１〜１００ｍｇ／Ｌに相当する量が適当であった。

なお、１２日目以降、比較のためにスプレーを一時停止し、消化槽本体への消泡剤添加を行ったところ、実施例によるよりも多い１００ｍｇ／Ｌを超える添加量が必要であった。

１消化槽
６エゼクタ
１０排気室
１１排気孔
１３スプレー管
１４スプレーノズル
１５噴出口

Claims

消化槽内の有機汚泥に酸素を含む気体を供給して減容する汚泥消化槽において、
前記消化槽は、天蓋部と、該天蓋部から上方に立ち上がる排気室と、該排気室に設けられた排気孔と、該排気室内を通って延設された汚泥流通用のスプレー管と、該スプレー管の下端に設けられた汚泥スプレー用のスプレーノズルと、該スプレー管の途中に設けられた、前記排気室の室壁面に向って汚泥を噴出させる汚泥噴出口とを備えており、
前記汚泥噴出口は、前記排気孔よりも下位の排気室壁面に向って汚泥を噴出させるように配置されており、
該消化槽内の汚泥の一部を引き抜いて前記スプレー管に供給する手段を備えたことを特徴とする汚泥消化槽。
請求項１において、前記消化槽内に前記気体を吹き込むためのエゼクタと、該消化槽内の汚泥を圧送して該エゼクタに供給するポンプ及び汚泥配管とを備えており、該ポンプの吐出側における該汚泥配管から汚泥の一部を前記スプレー管に導くように構成されていることを特徴とする汚泥消化槽。
請求項１又は２において、スプレーされる前記汚泥に対し消泡剤を添加する消泡剤添加手段を備えたことを特徴とする汚泥消化槽。
請求項１又は２の汚泥消化槽内の消泡を行う消泡方法において、
該消化槽内の汚泥の一部を引き抜いて前記スプレー管に供給することを特徴とする汚泥消化槽における消泡方法。
請求項４において、スプレーされる前記汚泥に対し消泡剤を添加することを特徴とする汚泥消化槽における消泡方法。
請求項５において、消化槽容量に対して１日当たり１〜１００ｍｇ／Ｌの割合で消泡剤を添加することを特徴とする汚泥消化槽における消泡方法。